Белые карлики. Будущее Вселенной

Природа квазаров и источники их излучения были окончательно установлены намного позднее их открытия. Описание этой истории лежит за рамками моей книги, поэтому ограничусь кратчайшей информацией. Сейчас установлено, что в центре большинства галактик лежат одиночные черные дыры с массой в миллионы и даже миллиарды солнечных масс. Общая светимость галактики сильно зависит от того, что происходит в пространстве вблизи центральной дыры. Если там нет или почти нет направленных к дыре потоков вещества, она проявляет себя вовне почти что только своим притяжением (именно это и происходит в центре нашей собственной Галактики). Напротив, если в этой области много частиц свободного газа и пыли, они притягиваются дырой и закручиваются в окружающем пространстве, образуя аккреционный диск. В нем происходят сложные и не до конца понятные процессы, которые влекут за собой интенсивную генерацию электромагнитного излучения. В этом случае галактика имеет так называемое активное ядро. Квазары — это особо активные галактические ядра, порождающие излучение максимальной мощности в широких частотных диапазонах. В таких ядрах из обеих полярных областей черной дыры вырываются мощные плазменные струи, которые движутся почти со скоростью света (они называются релятивистскими джетами). Именно такой джет заметил Маартен Шмидт.

Иногда по воле случая один из джетов оказывается направленным на нашу Галактику (а второй, естественно, в противоположную сторону). Квазары с такой ориентацией джетов называют блазарами. Из-за увеличения светимости, вызванного релятивистским эффектом Доплера, блазары выглядят много ярче квазаров одинаковой мощности, чьи джеты ориентированы по-иному. Типичные блазары порождают фотоны самых различных энергий — от радиоволн до гамма-квантов. Открытый Шмидтом квазар как раз принадлежит к числу блазаров, что было установлено лишь в 1981 г. Именно этим объясняется его аномально высокая светимость, так поразившая Шмидта. И было чему удивляться: 3С 273 был и остается на земном небосводе самым ярким квазаром как в радиоспектре, так и в инфракрасном и оптическом диапазонах.

Астрономы со временем скорректировали численные оценки Шмидта — впрочем, не слишком сильно. По уточненным данным, квазар 3С 273 лежит в ядре гигантской эллиптической галактики, чей видимый угловой размер составляет 30 секунд. Расстояние до этого квазара — 749 мегапарсек, или 2,4 млрд световых лет. Длина замеченного Шмидтом джета приблизительно равна 200 000 световых лет. Масса черной дыры определена не особенно точно — 886 ± 187 млн солнечных масс. Скорее всего, еще не миллиардник, но что-то около.

В заключение стоит особо отметить еще два пункта. Во-первых, лишь 10 % известных ныне квазаров генерируют сильное радиоизлучение. Поэтому термин, придуманный как сокращение первоначального названия «квазизвездный радиоисточник», предпочтительней не только из-за краткости (и, не побоюсь этого слова, некоторой загадочности), но и потому, что не содержит явной отсылки к радиоволнам. Во-вторых, в нашу эпоху квазары встречаются довольно редко. В среднем только одна галактика из ста имеет минимально активное ядро и лишь одна галактика из миллиона содержит квазар. При всем этом современные телескопы позволяют открывать сотни квазаров за одну ночь наблюдений. В этом нет ничего особо удивительного, поскольку видимая Вселенная содержит 100 млрд галактик!

КОСМИЧЕСКИЕ ТИК-ТАКИ

Открытие пульсаров связано с еще одним радиотелескопом. Он был построен в 1967 г. по инициативе Энтони Хьюиша, который, как и раньше, работал в Кавендише. К этому времени Кембриджские радиоастрономы располагали несколькими инструментами, объединенными в Маллардовскую радиоастрономическую обсерваторию (Mullard Radio Astronomy Observatory, MRAO). Своим названием она обязана британской электронной корпорации Mullard Limited, которая вложила в этот проект £100 000.

В середине 1960-х гг. Хьюиш подключился к исследованию квазаров. Незадолго до этого он пришел к выводу, что сигналы от очень компактных космических радиоисточников с угловыми размерами порядка одной секунды должны рассеиваться на плазменных облаках, которые подпитываются частицами солнечного ветра в межпланетной среде. В результате такого рассеивания интенсивность зарегистрированных радиотелескопом сигналов хаотически колеблется. Этот эффект, который сродни мерцанию звезд из-за рассеяния на флуктуациях земной атмосферы, получил название межпланетной сцинтилляции. Хьюиш понял, что находка мерцающих радиоисточников — путь к открытию новых квазаров.

Однако для этого требовались новые аппаратные возможности. Конкретно — Хьюиш нуждался в телескопе с очень высоким разрешением для регистрации быстрых колебаний радиоизлучения. Он самостоятельно спроектировал такую систему и в 1965 г. получил под нее финансирование.